Біометрична верифікація за допомогою циліндричних кодів мінуцій

Abstract

Робота присвячена дослідженню методів біометричної верифікації за відбитками пальців і, зокрема, аналізу та практичній реалізації методу циліндричних кодів мінуцій (MCC). Актуальність теми зумовлена зростаючими вимогами до безпеки інформаційних систем, у яких класичні мінутійні алгоритми демонструють обмежену стійкість до шумів, локальних деформацій та варіативності умов знімання. Метою роботи є теоретичне обґрунтування та практичне дослідження алгоритму MCC як методу побудови стійких локальних дескрипторів мінуцій для підвищення точності біометричної верифікації. Для досягнення поставленої мети у роботі використано методи математичного моделювання та статистичного аналізу. У процесі дослідження було здійснено аналіз класичних мінутійних методів, проведено формалізацію задачі порівняння шаблонів та розроблено базову програмну реалізацію ключових етапів MCC. Результатом роботи стало моделювання повного циклу формування дескрипторів MCC. Запропонована реалізація підтвердила високу точність методу, що відображено у низьких показниках EER та FMR1000, наведених за результатами аналізу літературних джерел. Наукова новизна роботи полягає у структурованому представленні етапів формування MCC-дескрипторів, моделюванні процесу побудови циліндрів на реальних шаблонах та обґрунтуванні переваг MCC над класичними мінутійними підходами у контексті їх стійкості, інваріантності та можливості використання у системах з обмеженими ресурсами.

The work is devoted to the study of biometric fingerprint verification methods, with a particular focus on the analysis and practical implementation of the Minutia Cylinder-Code (MCC) algorithm. The relevance of the topic is driven by the increasing security demands of modern information systems, where classical minutiae-based algorithms demonstrate limited robustness to noise, local distortions, and variations in acquisition conditions. The aim of the research is to provide a theoretical justification and practical investigation of the MCC algorithm as a method for constructing stable local minutiae descriptors that improve the accuracy of biometric verification. To achieve this goal, mathematical modelling and statistical analysis methods were employed. The study includes an examination of classical minutiae-based techniques, formalisation of the fingerprint template comparison task, and the development of a basic software implementation of the key stages of the MCC algorithm. The result of the work is a full-scale modelling of the MCC descriptor construction pipeline. The proposed implementation confirmed the high accuracy of the method, which is reflected in the low EER and FMR1000 values reported in the literature. The scientific novelty of the research lies in the structured presentation of the MCC descriptor construction process, modelling of cylinder formation on real minutiae templates, and justification of the advantages of MCC over classical minutiae-based approaches in terms of robustness, invariance, and suitability for resource-constrained systems.